자동차 산업에 대한 SiC의 영향력 증가

소개 SiC, 자동차 혁신을 가속화하다

자동차 산업은 100년 만에 가장 중요한 변화를 겪고 있습니다. 전기화, 자율 주행, 향상된 연결성은 더 이상 미래적인 개념이 아니라 빠르게 진화하는 현실입니다. 이 혁명의 중심에는 현대 자동차의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있는 첨단 소재가 필요합니다. 고성능 세라믹인 실리콘 카바이드(SiC)는 이러한 자동차 진화의 핵심 요소로 빠르게 부상하고 있습니다. 뛰어난 열 전도성, 뛰어난 고전압 스위칭 기능, 뛰어난 내마모성을 제공하는 SiC는 단순한 대체 소재가 아니라 차세대 자동차 시스템의 효율성, 신뢰성, 성능을 이끄는 기반 기술입니다. 전기 자동차(EV) 파워트레인부터 정교한 센서 시스템까지, 다음과 같은 통합이 이루어집니다 맞춤형 실리콘 카바이드 부품 는 더 가볍고, 더 강력하고, 더 탄력적인 차량을 위한 길을 열어가고 있습니다. 빠르게 진화하는 시장에서 경쟁 우위를 확보하고자 하는 반도체 제조업체, 자동차 회사, 1차 및 2차 공급업체의 엔지니어, 조달 관리자, 기술 구매자에게 SiC로의 전환은 매우 매력적입니다. SiC의 고유한 특성은 특히 고전력 및 고온의 자동차 환경에서 기존 실리콘 기반 부품에 내재된 많은 한계를 직접적으로 해결합니다.

SiC 채택의 의미는 전기차 주행거리와 충전 시간부터 핵심 자동차 부품의 내구성까지 모든 것에 영향을 미치며 광범위합니다. 업계가 혁신의 경계를 넓혀가면서 정밀하게 설계된 고품질에 대한 수요가 증가하고 있습니다 오토모티브 SiC 솔루션 는 계속 성장할 것입니다. 이 기사에서는 자동차 부문에서 실리콘 카바이드의 역할이 확대되고 있으며, 다양한 응용 분야, 맞춤형 제작의 이점, 재료 고려 사항, 설계의 복잡성, 까다로운 자동차 프로젝트를 위해 지식이 풍부한 SiC 공급업체를 선택하는 데 중요한 요소에 대해 자세히 살펴봅니다.

핵심 자동차 애플리케이션: SiC가 성능을 주도하는 분야

실리콘 카바이드는 전기적 특성과 기계적 특성의 독특한 조합으로 인해 특히 고효율, 전력 밀도 및 신뢰성이 가장 중요한 다양한 자동차 애플리케이션에 매우 다양하게 활용할 수 있습니다. 실리콘 카바이드의 영향력은 빠르게 성장하는 전기 자동차 분야에서 가장 크게 느껴지지만, 그 이점은 기존 차량과 하이브리드 차량에도 적용됩니다.

전기 자동차(EV) 파워트레인:

• 인버터: SiC 기반 인버터는 최신 전기차 기술의 초석입니다. 배터리의 DC 전력을 전기 모터를 위한 AC 전원으로 변환합니다. 이러한 인버터의 SiC MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)과 다이오드는 실리콘 IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터)에 비해 스위칭 손실이 훨씬 낮고 작동 주파수가 높습니다. 이는 곧
  • 인버터 효율이 향상되어 주어진 배터리 크기에 비해 전기차 주행 거리가 더 길어집니다.
  • 전력 밀도가 높아져 더 작고 가볍고 컴팩트한 인버터 설계가 가능합니다.
  • 열 성능이 향상되어 냉각 시스템 요구 사항이 줄어들고 무게와 공간이 더욱 절약됩니다.
• 온보드 충전기(OBC): OBC의 SiC 부품은 더 빠른 충전 시간과 더 높은 효율을 가능하게 합니다. 더 높은 전압과 온도를 처리할 수 있기 때문에 성능이나 수명의 저하 없이 급속 충전 표준을 수용하면서 더 컴팩트하고 강력하게 OBC를 만들 수 있습니다.
• DC-DC 컨버터: 전기차는 DC-DC 컨버터를 사용하여 메인 배터리에서 고전압을 강압하여 보조 시스템(예: 인포테인먼트, 조명, 12V 시스템)에 전력을 공급합니다. SiC 기반 컨버터는 더 높은 효율과 전력 밀도를 달성하여 전반적인 차량 에너지 절감에 기여합니다.

충전 인프라:

SiC는 차량 자체 외에도 고출력 고속 충전소를 개발하는 데 매우 중요합니다. DC 고속 충전기의 SiC 전력 모듈을 사용하면 훨씬 더 높은 전력 공급(예: 350kW 이상)이 가능하고 효율성과 신뢰성이 높아져 충전 시간이 크게 단축되고 전기차 소유가 더욱 실용적입니다.

첨단 운전자 지원 시스템(ADAS) 및 자율 주행:

전력 전자 장치가 주요 동인이지만, SiC의 기계적 특성도 중요합니다:

• 센서 부품: SiC의 안정성과 내구성 덕분에 열악한 내부 조건이나 노출된 환경에서도 안정적으로 작동해야 하는 특정 센서 하우징이나 구성 요소에 적합합니다. 열 안정성이 뛰어나 넓은 온도 범위에서 일관된 센서 성능을 보장합니다.
• 정밀 액추에이터: 높은 강성과 치수 안정성이 필요한 부품은 SiC와 같은 기술 세라믹의 이점을 누릴 수 있습니다.

제동 시스템 및 마모 부품:

• 고성능 브레이크 디스크: 카본-세라믹 브레이크 디스크는 종종 SiC(예: 탄소섬유 강화 탄화규소 & 8211; C/SiC)를 통합하여 기존 주철 로터에 비해 뛰어난 내마모성, 가벼운 무게, 긴 수명을 제공합니다. 주로 고성능 스포츠카 및 고급 차량에 사용되지만 이 소재의 잠재력을 보여줍니다.
• 베어링 및 씰: 극한의 내마모성과 고온 성능이 요구되는 특수 애플리케이션에 적합합니다, 산업용 SiC 베어링은 씰은 터보차저나 특수 펌프와 같은 분야에서 뛰어난 수명과 성능을 제공할 수 있습니다.

열 관리 시스템:

SiC의 뛰어난 열 전도성(고온에서 구리를 능가하는 경우가 많음)은 전력 전자 모듈 및 기타 열을 발생시키는 자동차 부품의 방열판과 스프레더에 이상적인 소재입니다. 효율적인 열 관리는 이러한 시스템의 신뢰성과 수명을 위해 매우 중요합니다.

응용 분야	주요 SiC 부품	주요 혜택
EV 인버터	SiC MOSFET, SiC 다이오드, SiC 전력 모듈	효율성 향상, 전력 밀도 증가, 크기/무게 감소, 열 성능 개선
전기차 온보드 충전기(OBC)	SiC 다이오드, SiC MOSFET	더 빠른 충전, 더 높은 효율성, 컴팩트한 디자인
EV DC-DC 컨버터	SiC MOSFET, SiC 다이오드	더 높은 효율성, 더 작은 설치 공간
고속 충전 스테이션	10480: SiC 전력 모듈	더 높은 전력 공급, 더 높은 효율성, 향상된 안정성
고성능 브레이크	C/SiC 브레이크 디스크	변색 방지, 가벼운 무게, 긴 수명, 우수한 고온 성능
열 관리	SiC 방열판, 기판	뛰어난 열 전도성, 효율적인 열 방출

SiC 재료 과학에 대한 지속적인 연구와 개발은 자동차 분야에서 새로운 잠재적 응용 분야를 지속적으로 발굴하여 차량 성능, 안전 및 지속 가능성을 더욱 발전시킬 것으로 기대됩니다.

자동차 제조업체를 위한 맞춤형 SiC의 전략적 이점

표준 기성품 SiC 부품은 다양한 용도로 사용되지만, 자동차 산업의 까다롭고 매우 특수한 특성으로 인해 종종 다음을 필요로 합니다 맞춤형 실리콘 카바이드 솔루션. 자동차 제조업체와 그 공급업체는 최적화된 성능, 통합 및 장기적인 신뢰성을 달성하기 위해 일반 제품을 넘어 맞춤형 SiC 부품을 선택함으로써 상당한 전략적 이점을 얻을 수 있습니다.

사용자 지정의 주요 이점은 다음과 같습니다:

• 특정 응용 분야에 최적화된 성능: 자동차 시스템은 후드 아래의 극심한 온도 변동부터 전기차 파워트레인의 높은 전기적 스트레스에 이르기까지 독특한 조건에서 작동합니다. 맞춤형 SiC 부품은 특정 형상, 재료 구성(예: 맞춤형 다공성 또는 밀도), 표면 마감으로 설계하여 열 방출, 전기 절연, 내마모성 또는 기계적 강도와 같은 성능 지표를 정확히 필요한 곳에 최대화할 수 있습니다. 예를 들어, 전력 모듈 내의 제한된 공간에 완벽하게 맞도록 맞춤형 모양의 SiC 방열판을 설계하여 접촉 면적과 냉각 효율을 극대화할 수 있습니다.
• 향상된 통합 및 패키징: 현대 자동차는 소형 엔지니어링의 경이로움입니다. 맞춤형 SiC 부품은 주변 부품과 원활하게 통합되도록 설계하여 조립 복잡성을 줄이고 시스템 크기와 무게를 최소화하며 전반적인 패키징 효율성을 개선할 수 있습니다. 이는 주행거리와 탑승객의 편안함을 극대화하기 위해 공간과 무게가 중요한 전기차에서 특히 중요합니다.
• 향상된 열 관리: SiC의 열 특성은 매우 뛰어나지만 맞춤형 설계를 통해 열 방출을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 여기에는 냉각 채널을 SiC 구성 요소에 직접 통합하거나 모양과 표면적을 최적화하여 능동 또는 수동 냉각 시스템과 더 효과적으로 인터페이스하는 것이 포함될 수 있습니다. 효과적인 열 관리는 전력 전자기기의 수명과 신뢰성을 위해 필수적입니다.
• 향상된 신뢰성과 내구성: 특정 자동차 스트레스(기계적 충격, 진동, 열 순환, 화학적 노출)를 견딜 수 있도록 SiC 소재 등급(예: 복잡한 형상을 위한 반응 결합 SiC, 최대 밀도 및 강도를 위한 소결 SiC)과 설계를 맞춤화함으로써 맞춤형 부품은 뛰어난 신뢰성과 긴 작동 수명을 제공할 수 있습니다. 이를 통해 보증 클레임이 줄어들고 브랜드 평판이 향상됩니다.
• 경쟁력 있는 차별화: 경쟁이 치열한 시장에서는 고유한 솔루션이 뚜렷한 이점을 제공합니다. 맞춤형 SiC 부품은 표준 부품을 사용하는 경쟁업체가 쉽게 모방할 수 없는 우수한 성능 특성(예: 더 빠른 충전, 더 긴 범위, 더 튼튼한 부품)을 제공하는 독점적인 설계를 가능하게 할 수 있습니다. 이를 통해 OEM은 고유한 판매 제안을 강조할 수 있습니다.
• 공급망 보안 및 특이성: 맞춤형 부품을 위한 전문 SiC 공급업체와 협력하면 보다 안전하고 맞춤화된 공급망을 구축할 수 있습니다. 공급업체는 특정 자동차 요구 사항을 이해하고 전용 생산 라인이나 프로세스를 제공하여 일관성과 품질을 보장할 수 있습니다.
• 고유한 과제 해결: 새로운 자동차 애플리케이션이나 특히 까다로운 엔지니어링 문제를 해결하기 위해 기성 부품이 없는 경우도 있습니다. 커스터마이징을 통해 특정 문제를 해결하기 위해 처음부터 완전히 새로운 SiC 부품을 설계하여 혁신을 촉진할 수 있습니다.

조달 관리자와 기술 구매자는 맞춤형 SiC 개발에 대한 초기 투자가 성능, 신뢰성, 시장 리더십 측면에서 장기적으로 상당한 이점을 가져올 수 있다는 점을 인식해야 합니다. 복잡한 자동차 요구 사항을 이해하고 강력한 솔루션을 제공할 수 있는 공급업체와 협력하면 사용자 지정 지원 이러한 이점을 활용하려면 무엇보다 중요합니다.

소재 선택하기: 까다로운 자동차 용도를 위한 SiC 등급

모든 실리콘 카바이드가 똑같이 만들어지는 것은 아닙니다. 제조 공정에 따라 각기 다른 특성을 가진 다양한 SiC 등급이 존재하기 때문에 자동차 부품 설계 시 소재 선택은 매우 중요한 단계입니다. SiC 등급 선택은 성능, 제조 가능성 및 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 자동차 산업과 관련된 주요 등급에는 반응 결합 실리콘 카바이드(RBSC 또는 SiSiC)와 소결 실리콘 카바이드(SSC, 일반적으로 SSiC 또는 DDFSiC)가 있습니다.

반응 결합 실리콘 카바이드(RBSC/SiSiC):

• 제조 공정: RBSC는 다공성 탄소 프리폼(보통 SiC 입자와 탄소로 만들어짐)에 용융 실리콘을 침투시켜 생산됩니다. 실리콘은 탄소와 반응하여 새로운 SiC를 형성하고, 이는 원래의 SiC 입자를 결합합니다. 이 과정에서 일반적으로 잔류 유리 실리콘(보통 8~15%)이 일부 포함된 재료가 생성됩니다.
• 주요 속성:
  • 우수한 열전도율.
  • 실리콘 상이 자유로워 열충격에 대한 내성이 뛰어납니다.
  • 경도가 높고 내마모성이 우수합니다.
  • 상대적으로 수축이 적은 복잡한 그물 모양에 가까운 부품을 생산할 수 있습니다.
  • SSiC에 비해 제조 온도가 낮아 복잡한 형상에 대한 비용 절감 효과도 기대할 수 있습니다.
• 자동차 응용 분야:
  • 우수한 기계적 강도와 열 안정성이 요구되는 구조 부품(예: 자동차 부품 제조를 위한 고온 공정의 지지대, 고정 장치).
  • 씰, 노즐 및 일부 유형의 베어링과 같은 부품을 마모합니다.
  • 복잡한 설계가 필요하고 유리 실리콘의 존재가 애플리케이션에 해롭지 않은 구성 요소(예: 실리콘을 공격하는 극한의 화학 환경에 적합하지 않은 경우).
  • 다른 자동차 세라믹 부품 생산에 사용되는 가마 가구.

소결 실리콘 카바이드(SSiC):

SSiC는 매우 높은 온도(일반적으로 2000°C 이상)에서 미세한 SiC 분말을 소결하여 생산하며, 종종 소결 첨가제(SSiC의 경우 붕소 및 탄소, 액상 소결 SiC – LPSiC의 경우 이트륨/알루미나, DDFSiC 또는 고밀도 형성 SiC라고도 함)의 도움을 받기도 합니다.

• 직접 소결 탄화규소(SSiC; 자체 소결 탄화규소라고도 함):
  • 속성: 매우 높은 경도, 우수한 내마모성, 우수한 화학적 불활성(유리 실리콘 없음), 고온에서도 높은 강도, 우수한 열 전도성. 일반적으로 가혹한 환경에서 SiC 등급 중 가장 높은 성능을 제공합니다.
  • 자동차 응용 분야: 펌프 및 구동계용 고성능 메카니컬 씰, 고급 베어링, 밸브 부품, 반도체 제조 장비용 부품(자동차 전자장치 제작에 사용), 높은 안정성이 요구되는 LiDAR 시스템용 미러에 사용됩니다. 순도와 최대 내식성/내마모성이 중요한 애플리케이션에 이상적입니다.
• 액상 소결 실리콘 카바이드(LPSiC/DDFSiC):
  • 속성: SSiC와 유사한 고밀도를 달성합니다. 액상은 치밀화를 도와 소결 온도를 낮추거나 다른 미세 구조를 만들 수 있습니다. 매우 우수한 기계적 특성과 열 전도성을 제공할 수 있습니다. 표면 마감 기능이 우수할 수 있습니다.
  • 자동차 응용 분야: SSiC와 유사하며, 특성의 균형과 매우 매끄러운 표면을 구현할 수 있는 잠재력 때문에 종종 선택됩니다. 마모 부품, 씰 및 높은 강성과 열 안정성이 요구되는 애플리케이션에 사용됩니다.

기타 주목할 만한 SiC 유형:

• 질화물 결합 실리콘 카바이드(NBSC): 실리콘 질화물 상으로 결합된 SiC 입자. 열충격 저항성과 강도는 우수하지만 일반적으로 마모나 온도가 까다로운 애플리케이션에서는 SSiC나 RBSC만큼 성능이 높지 않습니다. 야금 애플리케이션에서 더 일반적이지만 틈새 용도로 사용될 수 있습니다.
• Chemical Vapor Deposited SiC (CVD-SiC): 초고순도 SiC를 생산합니다. 반도체 웨이퍼 처리 장비(자동차 전자 장치를 간접적으로 지원하는) 및 고급 광학 부품에 사용됩니다. 일반적으로 더 비싸며 극도의 순도 또는 특정 광학적 특성이 필요한 특수 애플리케이션에 사용됩니다.

SiC 등급	주요 특징	일반적인 자동차 고려 사항	상대적 비용 계수
반응 결합 SiC(RBSC)	열충격 저항성이 우수하고 복잡한 형상 구현이 가능하며 유리 실리콘이 포함되어 있습니다.	구조 부품, Si를 공격하는 공격적인 화학 물질에 노출되지 않는 마모 부품.	보통
소결 SiC(SSiC)	최고의 경도, 내마모성 및 화학적 순도, 뛰어난 고온 강도.	고성능 씰, 베어링, 밸브 부품, 반도체 공정 부품.	높음
액상 소결 SiC(LPSiC/DDFSiC)	고밀도, 우수한 기계적 특성, 우수한 표면 마감을 달성할 수 있습니다.	정밀 마모 부품, 씰, 매끄러운 표면과 높은 강성이 요구되는 부품.	높음
질화물 결합 SiC(NBSC)	우수한 열충격 저항성, 적당한 강도.	직접적인 자동차 부품보다는 관련 산업 공정에 더 많이 사용됩니다.	보통

적절한 SiC 소재 등급 애플리케이션의 운영 환경, 성능 요구 사항 및 비용 목표에 대한 철저한 이해가 필요합니다. 까다로운 자동차 시스템에서 최적의 부품 성능과 수명을 보장하는 정보에 입각한 결정을 내리기 위해서는 경험이 풍부한 SiC 재료 과학자 및 애플리케이션 엔지니어와의 상담이 중요합니다.

내구성을 위한 설계: 자동차의 SiC 부품 엔지니어링

실리콘 카바이드의 고유한 재료 특성은 뛰어나지만 자동차 애플리케이션에서 그 잠재력을 최대한 실현하려면 신중한 부품 설계와 엔지니어링이 필요합니다. 금속과 달리 SiC는 깨지기 쉬운 세라믹이므로 진동, 열 순환 및 기계적 부하와 같은 까다로운 자동차 조건에서 제조 가능성, 내구성 및 최적의 성능을 보장하기 위해 설계 단계에서 특별한 고려가 필요합니다.

자동차 SiC 부품의 주요 엔지니어링 고려 사항은 다음과 같습니다:

• 취성 관리:
  • 날카로운 모서리와 응력 집중기를 피하십시오. 응력을 분산하고 균열이 시작되는 것을 방지하기 위해 충분한 반경과 필렛을 디자인에 통합해야 합니다. 날카로운 내부 모서리는 주요 고장 지점입니다.
  • 인장 스트레스 최소화: 다른 세라믹과 마찬가지로 SiC는 인장보다 압축에 훨씬 강합니다. 설계는 가능한 경우 SiC 부품의 압축 하중을 유지하거나 신중한 기하학적 설계 및 하중 경로 관리를 통해 인장 응력을 최소화하는 것을 목표로 해야 합니다.
  • 충격 저항: SiC는 본질적으로 단단하지만 충격에 의한 손상에 취약할 수 있습니다. 설계 고려 사항에는 보호 하우징, 어셈블리 내 전략적 배치 또는 충격 에너지를 흡수하거나 편향시킬 수 있는 기능의 통합이 포함될 수 있습니다.
• 열 관리 설계:
  • 열팽창 불일치: SiC가 다른 재료(예: 어셈블리의 금속)와 인터페이스되는 경우 열팽창 계수(CTE)의 차이를 주의 깊게 관리해야 합니다. 여기에는 규정을 준수하는 중간층 사용, 등급이 지정된 CTE를 가진 브레이징 합금 또는 응력을 유발하지 않고 차등 팽창을 수용하는 기계적 설계가 포함될 수 있습니다.
  • 열 방출 최적화: 방열판과 같은 열 관리 부품의 경우 표면적을 최대화하고 효율적인 열 경로를 보장하는 설계를 해야 합니다. CFD(전산 유체 역학) 분석은 공기 흐름과 열 전달을 위한 형상을 최적화하는 데 매우 유용할 수 있습니다.
• 제조 가능성(제조를 위한 디자인 &8211; DfM):
  • 복잡성 대 비용: RBSC를 사용하면 복잡한 모양을 만들 수 있지만 지나치게 복잡한 디자인은 툴링 및 제조 비용을 증가시킬 수 있습니다. 가능하면 단순하게 만드는 것이 더 비용 효율적입니다.
  • 벽 두께 및 종횡비: 최소 및 최대 벽 두께와 달성 가능한 종횡비는 선택한 SiC 등급과 제조 공정(프레스, 슬립 캐스팅, 압출 등)에 따라 달라집니다. 설계자는 이러한 제약 조건 내에서 작업해야 합니다. 얇은 벽은 깨지기 쉬우며, 지나치게 두꺼운 섹션은 소결 또는 침투 과정에서 문제가 발생할 수 있습니다.
  • 드래프트 각도: 프레스 또는 성형 부품의 경우 금형에서 쉽게 제거할 수 있도록 적절한 구배 각도가 필요합니다.
• 가입 및 조립:
  • SiC 부품이 더 큰 자동차 어셈블리에 어떻게 통합될지 고려하세요. 여기에는 기계적 고정(예: 구멍, 응력 집중을 방지하기 위해 신중한 설계가 필요함), 브레이징 표면 또는 접착식 결합을 위한 기능 설계가 포함될 수 있습니다.
  • 접합 방법의 선택은 작동 온도, 강도 요구 사항 및 화학적 환경에 따라 달라집니다.
• 부하 분산:
  • 국부적인 응력 피크를 피하기 위해 기계적 하중이 SiC 부품 전체에 가능한 한 고르게 분산되도록 합니다. 여기에는 규정을 준수하는 개스킷을 사용하거나 평평하고 평행한 결합 표면을 보장하는 것이 포함될 수 있습니다.
• 경량화 기회:
  • SiC는 기존의 많은 금속(예: 강철)보다 가볍습니다. 경량화가 목표인 설계에서는 이 특성을 활용해야 합니다(예: 주행 거리 향상을 위한 전기차 부품 또는 브레이크 디스크와 같은 회전 부품의 비스프링 질량을 줄이기 위해). 토폴로지 최적화는 견고하면서도 가벼운 SiC 구조를 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 프로토타입 제작 및 반복:
  • 세라믹 디자인의 고유한 특성을 고려할 때 프로토타입 제작과 테스트를 포함하는 반복적인 접근 방식이 필수적인 경우가 많습니다. 이를 통해 대량 생산에 들어가기 전에 디자인을 개선하고 검증할 수 있습니다. 유한 요소 분석(FEA)은 설계 주기 초기에 응력 분포, 열 성능 및 잠재적 고장 모드를 시뮬레이션할 수 있는 강력한 도구입니다.

숙련된 기술 세라믹 공급업체 설계 단계의 초기 단계가 중요합니다. SiC 재료 거동 및 제조 역량에 대한 전문 지식을 바탕으로 자동차 엔지니어는 까다로운 자동차 환경에 맞는 견고하고 안정적이며 비용 효율적인 부품을 개발할 수 있습니다.

정밀도가 중요합니다: 자동차 SiC의 공차 및 마감 처리

자동차 업계에서 정밀도는 단순한 목표가 아니라 기본적인 요구 사항입니다. 실리콘 카바이드 부품의 경우 엄격한 치수 공차와 특정 표면 마감을 달성하는 것은 복잡한 자동차 어셈블리 내에서 적절한 맞춤, 최적의 성능 및 장기적인 신뢰성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 중요한 장벽을 제공하는 SiC 씰, 전력 전자장치용 기판, 정밀 마모 부품 등 어떤 부품이든 치수 정확도는 전체 시스템의 기능에 직접적인 영향을 미칩니다.

달성 가능한 허용 오차 이해하기:

SiC 부품의 달성 가능한 허용 오차는 여러 요인에 따라 달라집니다:

• SiC 등급: 각 등급(RBSC, SSiC, LPSiC)은 제조 과정에서 수축률과 거동이 달라 최종 치수 제어에 영향을 미칩니다. 소결 등급은 일반적으로 반응 결합 등급보다 더 많은 수축을 경험합니다.
• 제조 공정:
  • 그물에 가까운 모양 형성: 프레스, 슬립 캐스팅, 사출 성형과 같은 공정은 최종 치수에 가까운 부품(&8220;소성품 또는 &8220;소결품)을 생산하는 것을 목표로 합니다. 소결 성형 부품의 공차는 일반적으로 더 넓습니다. RBSC의 경우 그물에 가까운 형상 기능이 주요 이점입니다.
  • 녹색 가공: SiC를 '녹색'(소결 전) 상태로 가공하면 최종 소성 전에 치수 제어를 개선할 수 있지만 소결 중 약간의 왜곡이 여전히 발생할 수 있습니다.
  • 하드 가공(연삭/랩핑): 가장 엄격한 허용 오차를 위해 SiC 부품은 일반적으로 소결 후 다이아몬드 연마, 랩핑 또는 연마됩니다. 이는 가장 정밀한 방법이지만 비용이 추가됩니다.
• 부품 복잡성 및 크기: 일반적으로 더 크고 복잡한 형상은 매우 엄격한 허용 오차로 제어하기가 더 어렵습니다.

하드 가공된 SiC 부품의 일반적인 공차는 마이크로미터 범위(예: ±5µm ~ ±25µm 또는 중요한 피처의 경우 더 엄격함)일 수 있지만, 이를 위해서는 전문 장비와 전문 지식이 필요합니다. 소결 공차는 치수의 ±0.5%~±2%에 가까울 수 있습니다.

표면 마감 옵션 및 중요성:

필요한 표면 마감(Ra, 거칠기 평균)은 애플리케이션에 따라 크게 달라집니다:

• 기계식 씰 및 베어링: 이러한 애플리케이션에는 마찰, 마모 및 누출을 최소화하기 위해 매우 매끄럽고 평평한 표면(종종 마이크론 미만의 Ra 값, 때로는 연마 후 나노미터 범위)이 필요합니다. 래핑과 폴리싱은 필수입니다.
• 전자 제품용 기판: 금속화 및 박막 증착을 위해서는 매끄러운 표면이 필요합니다. 접착력을 위해 거칠기를 제어하는 것도 필요할 수 있습니다.
• 광학 부품(예: LiDAR 미러): 특정 평탄도와 반사율을 갖춘 매우 매끄럽고 고광택 표면이 필요합니다.
• 구조적 구성 요소: 이러한 미세한 마감 처리가 필요하지 않을 수 있으며, 소결 또는 연마된 표면으로 충분할 수 있으므로 비용 관리에 도움이 됩니다.

원하는 표면 마감을 달성하려면 다음과 같은 프로세스가 필요합니다:

• 연삭: 다이아몬드 휠을 사용하여 재료를 제거하고 기본 모양과 치수를 얻습니다.
• 래핑: 평평한 판에 연마 슬러리를 사용하여 매우 평평한 표면과 미세한 마감을 구현합니다.
• 연마: 더 미세한 연마재와 특수 패드를 사용하여 거울과 같은 마감을 구현합니다.
• 가장자리 처리: 모서리를 모따기하거나 반지름을 만드는 것은 깨지기 쉬운 SiC 부품의 칩핑을 방지하는 데 중요할 수 있습니다.

치수 정확도와 그 영향:

• 맞춤 및 조립: 정확한 치수는 SiC 부품이 어셈블리의 결합 부품에 정확하게 맞도록 하여 조기 고장 또는 성능 저하로 이어질 수 있는 응력 집중이나 느슨한 맞춤을 방지합니다.
• 성능 일관성: 전력 전자 기판과 같은 애플리케이션에서 일관된 두께와 평탄도는 균일한 열 및 전기 성능을 보장합니다. 씰의 경우 평탄도는 씰링 효율에 직접적인 영향을 미칩니다.
• 신뢰성: 치수 사양을 충족하는 부품은 예기치 않은 응력이나 마모 패턴이 발생할 가능성이 적어 전반적인 시스템 안정성에 기여합니다.

자동차 엔지니어와 조달 전문가는 사양에 필요한 공차와 표면 마감을 명확하게 정의해야 합니다. 지나치게 엄격하고 중요하지 않은 공차는 기능적 가치를 추가하지 않고 부품 비용을 크게 증가시킬 수 있으므로 필요한 것만 지정하는 것이 중요합니다. 작업 SiC 제조업체 자동차 분야에서 성공하려면 강력한 계측 기능과 정밀 가공 분야에서 입증된 실적을 보유한 전문가가 필수적입니다.

금형을 넘어서: 최적의 차량용 SiC 기능을 위한 후공정

성형 및 소결(또는 반응 결합)을 통해 실리콘 카바이드 부품의 기본 형상을 만드는 것은 시작에 불과한 경우가 많습니다. 많은 까다로운 자동차 애플리케이션의 경우 최종적으로 원하는 특성, 치수, 표면 특성 및 전반적인 성능을 달성하기 위해 다양한 후처리 단계가 필수적입니다. 이러한 2차 공정은 그물 모양에 가까운 부품을 자동차 환경의 까다로운 조건에 적합한 정밀 엔지니어링 부품으로 변환합니다.

자동차 SiC 부품의 일반적인 후처리 요구 사항은 다음과 같습니다:

• 정밀 연삭:
  • 목적: 엄격한 치수 공차, 정밀한 형상(평탄도, 평행도, 원통도)을 달성하고 소결 부품으로 가능한 것 이상으로 표면 마감을 개선할 수 있습니다.
  • 방법: 다이아몬드 연삭 휠은 SiC의 극한의 경도 때문에 사용됩니다. 부품의 형상에 따라 다양한 연삭 기술(표면, 원통형, 센터리스)이 사용됩니다.
  • 자동차 관련성: 베어링 레이스, 씰 페이스, 밸브 시트, 정밀 샤프트와 같이 정확한 치수와 매끄러운 표면이 성능과 수명에 가장 중요한 부품에 필수적입니다.
• 래핑 및 연마:
  • 목적: 매우 매끄럽고 평평하며 종종 거울과 같은 표면 마감을 구현하여 표면 거칠기(Ra)를 크게 줄입니다.
  • 방법: 래핑은 SiC 부품과 래핑 플레이트 사이에 느슨한 연마 슬러리를 사용합니다. 폴리싱은 폴리싱 패드에 더 미세한 연마재를 사용합니다.
  • 자동차 관련성: 누출을 최소화하고 마찰을 줄여야 하는 다이내믹 씰 면, 박막 증착을 위해 매우 매끄러운 표면이 필요한 반도체 기판, ADAS 센서용 미러와 같은 광학 부품에 필수적입니다.
• 엣지 호닝 및 챔퍼링:
  • 목적: SiC와 같이 깨지기 쉬운 세라믹에서 응력이 집중되고 칩이 발생하기 쉬운 날카로운 모서리와 모서리를 제거합니다.
  • 방법: 모서리에 작은 모따기나 반경을 만들 때는 특수 연삭 또는 연마 도구를 사용합니다.
  • 자동차 관련성: 취급 안전성과 부품 내구성을 개선하여 조립 또는 작동 중 파손 위험을 줄입니다. 기계적 충격이나 진동에 노출되는 부품에 특히 중요합니다.
• 의 강도와 취급 안전성을 향상시킬 수 있습니다.
  • 목적: 오염 물질, 가공 잔여물 또는 표면 산화물을 제거하여 코팅, 접착 또는 조립과 같은 후속 단계를 위해 부품을 준비합니다.
  • 방법: 초음파 세척, 화학적 에칭(SiC 등급에 따라 주의) 또는 플라즈마 처리가 필요할 수 있습니다.
  • 자동차 관련성: 전력 전자기기용 SiC 기판에서 금속화 층의 우수한 접착력을 보장하거나 브레이징 또는 접착 본딩을 위한 표면을 준비하는 데 필수적입니다.
• 코팅(구조용 SiC에 직접 적용하는 경우는 적고, 관련 부품에 적용하거나 sp